JP2007154097A - Carbon black dispersion - Google Patents

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Shinji Ueno
慎司 上野
Hideaki Yamazaki
秀明 山崎
Koji Kiritani
康治 桐谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the viscosity of a small-sized carbon black dispersion. <P>SOLUTION: The carbon black dispersion contains dry-pulverized carbon black. The carbon black consists of two kinds different in the average primary particle size. The size of the larger particle sized-carbon black is 20-40 nm. That of the smaller-sized one is less than 10-20 nm. The difference in the average primary particle size between the larger particle-sized carbon black and the smaller particle-sized carbon black is not less than 5 nm. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、カラーフィルターのブラックマトリックス形成やインクジェットに好適に用いられるカーボンブラック分散液に関する。   The present invention relates to a carbon black dispersion that is suitably used for forming a black matrix of a color filter and for inkjet.

カラーフィルター用ブラックマトリックスの光学濃度であるOD値やインクジェットインキの着色濃度を向上させる手段として、異なる粒子径のカーボンブラックを配合する技術がある(特許文献1)が、カーボンブラック分散液の粘度が高いという問題があった。   As a means for improving the OD value, which is the optical density of the black matrix for color filters, and the color density of inkjet ink, there is a technique of blending carbon blacks having different particle diameters (Patent Document 1). There was a problem of being expensive.

また、カラーフィルター用ブラックマトリックスでは、LCD画面の高精細化等の観点からブラックマトリックスの極細化が行われている。この工程において、細線パターン形成を良好にするため平均一次粒子径が40nm未満である小粒径のカーボンブラックが使用されているが、このような小粒径カーボンブラック分散液の粘度は高くなる傾向があった。   Further, in the black matrix for color filters, the black matrix is extremely thinned from the viewpoint of high definition of the LCD screen. In this process, carbon black with a small particle size having an average primary particle size of less than 40 nm is used to improve fine line pattern formation, but the viscosity of such a small particle size carbon black dispersion tends to increase. was there.

このような粘度が高い分散液をカラーフィルター用ブラックマトリックスやインクジェットインキに使用することはその特性上支障があり現実的ではなかった。
特開平9−133806号公報
The use of such a high-viscosity dispersion in a black matrix for a color filter or an ink-jet ink has been impractical in its characteristics and is not practical.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-133806

本発明が解決しようとする課題は、カーボンブラック分散液の低粘度化である。   The problem to be solved by the present invention is to reduce the viscosity of the carbon black dispersion.

上記の課題を解決する手段として本発明者らは種々検討を重ね、カーボンブラック分散液の粘度上昇を抑制する方法を見出した。   As means for solving the above problems, the present inventors have made various studies and found a method for suppressing the increase in the viscosity of the carbon black dispersion.

すなわち、本発明者らは、乾式粉砕されたカーボンブラックを原料とした分散液は、乾式粉砕されていないカーボンブラックを原料とした分散液よりも低い粘度となる知見を得た。
さらに、平均一次粒子径が異なる2種以上のカーボンブラックを乾式粉砕して得られたカーボンブラック処理物を原料とした分散液は、同じ組み合わせで乾式粉砕しなかったカーボンブラック混合物を原料とした分散液よりも低い粘度となる知見も得た。
That is, the present inventors have found that a dispersion using carbon black that has been dry pulverized as a raw material has a lower viscosity than a dispersion using carbon black that has not been dry pulverized as a raw material.
Furthermore, a dispersion using a carbon black treated product obtained by dry pulverization of two or more types of carbon black having different average primary particle sizes as a raw material is a dispersion using a carbon black mixture that was not dry pulverized in the same combination. The knowledge which becomes a viscosity lower than a liquid was also obtained.

すなわち本発明は、
(1)乾式粉砕されたカーボンブラックを含有するカーボンブラック分散液。
(2)カーボンブラックが、平均粒子径が異なる2種以上からなり、大粒径カーボンブラックが20〜40nm、小粒径カーボンブラックが8〜20nm未満である(1)に記載のカーボンブラック分散液。
(3)大粒径カーボンブラックと小粒径カーボンブラックの平均一次粒子径の差が5nm以上である(1)または(2)に記載のカーボンブラック分散液。
(4)大粒径カーボンブラックに対する小粒径カーボンブラックの配合比が1/3〜1/20である(1)〜(3)いずれか記載のカーボンブラック分散液。
(5)平均一次粒子径が異なる2種以上のカーボンブラックを混合した後、乾式粉砕するカーボンブラック分散液の製造方法。
(6)平均一次粒子径が異なる2種以上のカーボンブラックと色素誘導体とを混合した後、乾式粉砕するカーボンブラック分散液の製造方法。
(7)乾式粉砕したカーボンブラックを用いるカーボンブラック分散液の低粘度化方法。
である。
That is, the present invention
(1) A carbon black dispersion containing dry-pulverized carbon black.
(2) The carbon black dispersion according to (1), wherein the carbon black is composed of two or more kinds having different average particle sizes, the large particle size carbon black is 20 to 40 nm, and the small particle size carbon black is less than 8 to 20 nm. .
(3) The carbon black dispersion according to (1) or (2), wherein the difference in average primary particle size between the large particle size carbon black and the small particle size carbon black is 5 nm or more.
(4) The carbon black dispersion according to any one of (1) to (3), wherein the compounding ratio of the small particle size carbon black to the large particle size carbon black is 1/3 to 1/20.
(5) A method for producing a carbon black dispersion in which two or more carbon blacks having different average primary particle diameters are mixed and then dry pulverized.
(6) A method for producing a carbon black dispersion in which two or more carbon blacks having different average primary particle diameters and a pigment derivative are mixed and then dry pulverized.
(7) A method for reducing the viscosity of a carbon black dispersion using dry-pulverized carbon black.
It is.

本発明のカーボンブラック分散液は、乾式粉砕されたカーボンブラックを含有するので、カーボンブラックの分散が良好であり、粘度が低い。
また、カーボンブラックが、平均粒子径が異なる2種以上からなり、大粒径カーボンブラックが20〜40nm、小粒径カーボンブラックが8〜20nm未満なので、着色濃度及び光学濃度が高く、粘度が低い。
大粒径カーボンブラックと小粒径カーボンブラックの平均一次粒子径の差が5nm以上なので、更に着色濃度及び光学濃度が高く、粘度が低い。
また、大粒径カーボンブラックに対する小粒径カーボンブラックの配合比が1/3〜1/20なので、更にカーボンブラックの分散が良好であると共に粘度が低い。
Since the carbon black dispersion of the present invention contains dry-pulverized carbon black, the carbon black dispersion is good and the viscosity is low.
Moreover, since carbon black consists of 2 or more types from which an average particle diameter differs, large particle size carbon black is 20-40 nm, and small particle size carbon black is less than 8-20 nm, Therefore Color density and optical density are high, A viscosity is low .
Since the difference in average primary particle size between the large particle size carbon black and the small particle size carbon black is 5 nm or more, the coloring density and the optical density are higher and the viscosity is lower.
Moreover, since the compounding ratio of the small particle size carbon black to the large particle size carbon black is 1/3 to 1/20, the carbon black is further dispersed and the viscosity is low.

本発明のカーボンブラック分散液の製造方法は、平均一次粒子径が異なる2種以上のカーボンブラックを混合した後、乾式粉砕するので、生産効率が良好であると共に、得られるカーボンブラック分散液は着色濃度及び光学濃度が高く、粘度が低い。
更に、本発明のカーボンブラック分散液の製造方法は、平均一次粒子径が異なる2種以上のカーボンブラックと顔料誘導体とを混合した後、乾式粉砕するので、分散が非常に良好である。よってこれを用いて得られるカーボンブラック分散液は着色濃度及び光学濃度が高く、粘度が低い。
In the method for producing a carbon black dispersion according to the present invention, two or more types of carbon blacks having different average primary particle sizes are mixed and then dry pulverized, so that the production efficiency is good and the resulting carbon black dispersion is colored. High density and optical density, low viscosity.
Furthermore, in the method for producing a carbon black dispersion of the present invention, since two or more types of carbon blacks having different average primary particle sizes and a pigment derivative are mixed and then dry pulverized, the dispersion is very good. Therefore, the carbon black dispersion obtained by using this has a high coloring density and optical density and a low viscosity.

<カーボンブラック処理物>
本発明では、低粘度分散液を実現する手段として、まず、カーボンブラックを乾式粉砕してカーボンブラック処理物を得る。
本発明で用いられるカーボンブラックの平均一次粒子径は40nm以下が好ましい。本発明におけるカーボンブラックの平均一次粒子径とは、電子顕微鏡で測定された値である。
<Carbon black treated product>
In the present invention, as a means for realizing a low-viscosity dispersion, first, carbon black is dry-pulverized to obtain a carbon black treated product.
The average primary particle size of the carbon black used in the present invention is preferably 40 nm or less. The average primary particle diameter of carbon black in the present invention is a value measured with an electron microscope.

また、カーボンブラックの代表特性であるDBP吸収量は特に限定されないが、一般には40〜120ml/100gが好ましい。40〜100ml/100gが更に好ましい。   Further, the DBP absorption amount, which is a representative characteristic of carbon black, is not particularly limited, but generally 40 to 120 ml / 100 g is preferable. 40-100 ml / 100g is still more preferable.

本発明で用いられるカーボンブラックは1種でもよいが、平均一次粒子径が異なる2種以上を用いることが好ましい。このとき、大粒径カーボンブラック(以下、母体カーボンブラックともいう。)と、それよりも平均一次粒子径が小さいカーボンブラック(小粒径カーボンブラック)を1種以上用いることが好ましい。   The carbon black used in the present invention may be one type, but it is preferable to use two or more types having different average primary particle sizes. At this time, it is preferable to use one or more kinds of carbon black having a large particle diameter (hereinafter also referred to as parent carbon black) and carbon black having a smaller average primary particle diameter (small carbon black).

平均一次粒子径が異なる2種以上のカーボンブラックを用いる場合は、母体となる大粒径カーボンブラックの平均一次粒子径が20〜40nm、それ以外の小粒径カーボンブラックの平均一次粒子径が8〜20nm未満の組み合わせが好ましい。大粒径が20〜30nm、小粒径が8〜20nm未満の組み合わせがより好ましい。   When two or more types of carbon black having different average primary particle sizes are used, the average primary particle size of the large particle size carbon black as the base is 20 to 40 nm, and the average primary particle size of the other small particle size carbon blacks is 8 A combination of less than ˜20 nm is preferred. A combination having a large particle size of 20 to 30 nm and a small particle size of less than 8 to 20 nm is more preferable.

カーボンブラック分散液の着色濃度及び光学濃度の上昇や粘度の減少は、母体カーボンブラックの粒径とストラクチャーの発達度合い(DBP吸収量)、小粒径の配合とその配合比およびカーボンブラックの乾式粉砕が影響する。細密充填化によりカーボンブラック分散液の光学濃度が高くなる観点から、母体となる大粒径カーボンブラックと、それ以外の小粒径カーボンブラックの平均一次粒子径の差は5nm以上が好ましく、10nm以上がより好ましい。   The increase in color density and optical density and decrease in viscosity of the carbon black dispersion is due to the particle size of the base carbon black and the degree of structure development (DBP absorption), the composition of the small particle size and its composition ratio, and the dry grinding of the carbon black. Affects. From the viewpoint of increasing the optical density of the carbon black dispersion due to the fine packing, the difference in average primary particle size between the large particle size carbon black as the base and the other small particle size carbon black is preferably 5 nm or more, and preferably 10 nm or more. Is more preferable.

更に、母体となる大粒径カーボンブラックに対して用いられる小粒径のカーボンブラックの配合比は1/3〜1/20が好ましい。更に好ましくは1/3〜1/10である。小粒径カーボンブラックを2種以上用いる場合、小粒径間の配合比は特に限定されない。   Further, the compounding ratio of the small particle size carbon black used with respect to the large particle size carbon black as a base is preferably 1/3 to 1/20. More preferably, it is 1/3 to 1/10. When using 2 or more types of small particle size carbon black, the compounding ratio between small particle sizes is not specifically limited.

乾式粉砕は、アトライタ、ボールミル、振動ミル等の媒体を使用する装置、ピンミル、ハンマーミル、マイクロス等の媒体を使用しない装置等が挙げられる。また、乾式粉砕時の温度は特に限定されないが、運転時の安全面から60〜110℃が好ましい。   Examples of the dry pulverization include an apparatus that uses a medium such as an attritor, a ball mill, and a vibration mill, and an apparatus that does not use a medium such as a pin mill, hammer mill, and micros. Moreover, the temperature at the time of dry pulverization is not particularly limited, but 60 to 110 ° C. is preferable from the viewpoint of safety during operation.

カーボンブラックを2種以上用いる場合は、各カーボンブラックを各々乾式粉砕してから混合しカーボンブラック処理物を製造することができる。
また、あらかじめ各カーボンブラックを混合し、その後に乾式粉砕してカーボンブラック処理物を製造することもできる。この方法より得られたカーボンブラック処理物を用いてカーボンブラック分散液を製造する方法は、生産効率だけでなくカーボンブラック分散液がより低粘度化できる観点からより好ましい。
When two or more types of carbon black are used, each carbon black can be dry pulverized and then mixed to produce a carbon black treated product.
Moreover, each carbon black can be mixed in advance and then dry pulverized to produce a carbon black treated product. The method of producing a carbon black dispersion using the carbon black treated product obtained by this method is more preferable from the viewpoint of not only the production efficiency but also the viscosity of the carbon black dispersion can be further reduced.

色素誘導体存在下においてカーボンブラックを乾式粉砕することができる。この場合、色素誘導体の添加は、カーボンブラックを乾式粉砕する前や乾式粉砕時、カーボンブラックを2種以上用いる場合は各カーボンブラックを混合する時等に行うことができる。
カーボンブラックの乾式粉砕工程に色素誘導体が存在することによって、カーボンブラックの分散が更に良好になる。特にカーボンブラックを2種以上用いた場合は、更に低粘度化できる。
Carbon black can be dry pulverized in the presence of a pigment derivative. In this case, the pigment derivative can be added before dry pulverization of carbon black or during dry pulverization, or when two or more carbon blacks are used, when mixing each carbon black.
The presence of the pigment derivative in the carbon black dry pulverization step further improves the dispersion of the carbon black. In particular, when two or more types of carbon black are used, the viscosity can be further reduced.

色素誘導体を配合する場合、カーボンブラック100重量部に対して色素誘導体0.1〜30重量部の配合量が好ましく、0.5〜20重量部がより好ましい。色素誘導体の含有量が0.1重量部より少ない場合は、カーボンブラックを分散する効果が充分に発揮されない場合があり、30重量部より多い場合は、カーボンブラックの分散が不安定になる場合がある。   When mix | blending a pigment derivative, the compounding quantity of pigment derivative 0.1-30 weight part is preferable with respect to 100 weight part of carbon black, and 0.5-20 weight part is more preferable. When the content of the pigment derivative is less than 0.1 parts by weight, the effect of dispersing the carbon black may not be sufficiently exerted, and when more than 30 parts by weight, the dispersion of the carbon black may become unstable. is there.

本発明で用いられる色素誘導体は特に限定されず、インクジェットやカラーフィルター用ブラックマトリックスに適応できるものであればいずれでも良いが、有機色素に置換基を導入した化合物が好ましい。色素誘導体としては下記一般式(A)で示されるものが好ましく用いられる。
一般式(A)

Figure 2007154097
(式中、Qは有機色素残基、Xは直接結合、−CONH−Y−、−SONH−Y−、または−CHNHCOCHNH−Y−(但し、Yは置換基を有してもよいアルキレン基またはアリール基を表す。)、Yは−NH−または−O−、Zは水酸基、アルコキシ基、下記一般式(B)で示される置換基、またはnが1の場合には−NH−X−Q、、RおよびRは、それぞれ独立に置換もしくは無置換のアルキル基、またはRとRとで形成される少なくとも窒素原子を含むヘテロ環、mは1から6の整数、nは1から4の整数を表す。)
一般式(B)
Figure 2007154097
(式中、Yは−NH−または−O−を表す。また、m、R、Rは一般式(A)で定義したとおりである。) The dye derivative used in the present invention is not particularly limited, and any dye derivative can be used as long as it can be applied to a black matrix for ink-jet and color filters. A compound in which a substituent is introduced into an organic dye is preferable. As the pigment derivative, those represented by the following general formula (A) are preferably used.
Formula (A)
Figure 2007154097
(Wherein Q is an organic dye residue, X is a direct bond, —CONH—Y 2 —, —SO 2 NH—Y 2 —, or —CH 2 NHCOCH 2 NH—Y 2 — (where Y 2 is a substituent) Represents an alkylene group or an aryl group which may have a group), Y 1 represents —NH— or —O—, Z represents a hydroxyl group, an alkoxy group, a substituent represented by the following general formula (B), or n represents In the case of 1, —NH—XQ, R 1 and R 2 are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group, or a heterocycle containing at least a nitrogen atom formed by R 1 and R 2 , m represents an integer of 1 to 6, and n represents an integer of 1 to 4.)
General formula (B)
Figure 2007154097
(Wherein Y 3 represents —NH— or —O—, and m, R 1 and R 2 are as defined in formula (A).)

一般式(A)で示される色素誘導体としては、例えば、下記一般式(1)〜(10)で示される色素誘導体が挙げられる。

Figure 2007154097
Figure 2007154097
Figure 2007154097
Examples of the dye derivative represented by the general formula (A) include dye derivatives represented by the following general formulas (1) to (10).
Figure 2007154097
Figure 2007154097
Figure 2007154097

一般式(A)で示される色素誘導体を構成する有機色素としては、例えば、フタロシアニン系、キナクリドン系、キナクリドンキノン系、イソインドリノン系、キノフタロン系、ジケトピロロピロール系、ペリレン系、ペリノン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ジオキサジン系、アントラキノン系、ピランスロン系、アンスアンスロン系、フラバンスロン系、インダンスロン系、金属錯体系等の縮合多環系有機顔料、ベンズイミダゾロン系、不溶性アゾ系、縮合アゾ系、溶性アゾ系等の他の有機顔料または染料が挙げられる。   Examples of the organic dye constituting the dye derivative represented by the general formula (A) include phthalocyanine, quinacridone, quinacridonequinone, isoindolinone, quinophthalone, diketopyrrolopyrrole, perylene, perinone, Indigo, thioindigo, dioxazine, anthraquinone, pyranthrone, anthanthrone, flavanthrone, indanthrone, metal complex, etc. condensed polycyclic organic pigments, benzimidazolone, insoluble azo, condensation Other organic pigments or dyes such as azo-based and soluble azo-based are listed.

また、本発明においては一般に色素とは呼ばれていないナフタレン系、アントラキノン系等の淡黄色の芳香族多環化合物も有機色素として扱う。
これらの有機色素は、1種を単独で使用しても、2種以上を混合して使用してもよい。
In the present invention, light yellow aromatic polycyclic compounds such as naphthalene series and anthraquinone series, which are not generally called dyes, are also treated as organic dyes.
These organic dyes may be used alone or in combination of two or more.

<カーボンブラック分散液>
本発明のカーボンブラック分散液は、カーボンブラックを乾式粉砕して得られたカーボンブラック処理物と、樹脂、色素誘導体及び溶剤とを混合し分散されて得られる。
本発明で用いられる樹脂、色素誘導体および溶剤は特に限定されず、インクジェットやカラーフィルター用ブラックマトリックスに適応できるものであればいずれでも良い。
<Carbon black dispersion>
The carbon black dispersion of the present invention is obtained by mixing and dispersing a carbon black treated product obtained by dry pulverizing carbon black, a resin, a pigment derivative and a solvent.
The resin, the pigment derivative and the solvent used in the present invention are not particularly limited and may be any as long as they can be applied to a black matrix for ink jet or color filters.

既に色素誘導体が配合されているカーボンブラック処理物の場合は、この分散工程において色素誘導体を再度配合してもよいし、配合しなくてもよい。   In the case of a carbon black treated product in which a pigment derivative is already blended, the pigment derivative may be blended again or not in this dispersion step.

色素誘導体を再度配合する場合、カーボンブラック処理物において例示されたものが好ましく用いられる。カーボンブラック100重量部に対する色素誘導体の総配合量は0.1〜30重量部が好ましく、0.5〜20重量部がより好ましい。色素誘導体の総配合量が0.1重量部より少ない場合は、カーボンブラックを分散する効果が充分に発揮されない場合があり、30重量部より多い場合は、カーボンブラックの分散が不安定になる場合がある。   When the pigment derivative is blended again, those exemplified in the carbon black treated product are preferably used. 0.1-30 weight part is preferable and, as for the total compounding quantity of the pigment derivative with respect to 100 weight part of carbon black, 0.5-20 weight part is more preferable. When the total amount of the pigment derivative is less than 0.1 parts by weight, the effect of dispersing the carbon black may not be sufficiently exerted, and when more than 30 parts by weight, the dispersion of the carbon black becomes unstable. There is.

樹脂としては、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリイミド樹脂等熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。樹脂はその用途により2種以上の樹脂を組み合わせて用いることもできる。   The resins include butyral resin, styrene-maleic acid copolymer, chlorinated polyethylene, chlorinated polypropylene, polyvinyl chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetate, polyurethane resin, polyester resin, acrylic resin , Alkyd resins, polystyrene, polyamide resins, rubber resins, cyclized rubber resins, celluloses, polyethylene, polybutadiene, polyimide resins and other thermoplastic resins, epoxy resins, benzoguanamine resins, rosin modified maleic resins, rosin modified fumaric resins , Melamine resin, urea resin, phenol resin and the like. Two or more kinds of resins can be used in combination depending on the application.

溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−nアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独もしくは混合して用いることができる。   Examples of the solvent include cyclohexanone, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, 1-methoxy-2-propyl acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, ethylbenzene, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, xylene, ethyl cellosolve, methyl- Examples include n-amyl ketone, propylene glycol monomethyl ether, toluene, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol, isobutyl ketone, and petroleum solvents. These can be used alone or in combination.

分散手段はメディア分散、メディアレス分散等いずれでもかまわない。メディア分散であれば、一般的にはビーズミル、アトライタ、ボールミル、ペイントコンディショナー等の分散機に、ガラス、ジルコニアなどのセラミックビーズを投入し、カーボンブラックと共に分散を行う。さらに3ロールや高圧ホモジナイザー、ジェットミル、マイクロス、超音波分散機などのメディアレス分散機と組み合わせても良い。   The distribution means may be media distribution or media-less distribution. For media dispersion, generally, ceramic beads such as glass and zirconia are introduced into a dispersing machine such as a bead mill, an attritor, a ball mill, and a paint conditioner, and dispersed together with carbon black. Furthermore, you may combine with medialess dispersers, such as 3 rolls, a high-pressure homogenizer, a jet mill, a micros, and an ultrasonic disperser.

なお、分散が不十分で粗大粒径がある場合、それらを濾過により除去してもよい。また、分散が十分な場合でも、系内の異物を除去する目的で濾過を行うことが望ましい。また、濾過器の種類には特に限定はない。   In addition, when dispersion | distribution is inadequate and there exists a coarse particle size, you may remove them by filtration. Even if the dispersion is sufficient, it is desirable to perform filtration for the purpose of removing foreign substances in the system. Moreover, there is no limitation in particular in the kind of filter.

上記のようにして、本発明のカーボンブラック分散液を製造することができる。本発明のカーボンブラック分散液は、カラーフィルターのブラックマトリックス形成やインクジェット用途に好ましく用いられる。   As described above, the carbon black dispersion of the present invention can be produced. The carbon black dispersion of the present invention is preferably used for forming a black matrix for a color filter and for inkjet applications.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
尚、「部」及び「%」は特に記載のない限り「重量部」及び「重量%」を示す。
(アクリル樹脂)
反応容器にシクロヘキサノン800部を投入し、窒素ガスを注入しながら100℃に加熱した。同温度で下記のモノマーと熱重合開始剤の混合物を1時間かけて滴下し、重合反応を行った。
スチレン 60.0部、メタクリル酸 60.0部、メチルメタクリレート 65.0部ブチルメタクリレート 65.0部、アゾビスイソブチロニトリル 10.0部
滴下後、さらに100℃にて3時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル2.0部をシクロヘキサノン50部で溶解させたものを添加した。さらに100℃で1時間反応を続け、アクリル樹脂溶液を得た。アクリル樹脂の重量平均分子量は約40000であった。
室温まで冷却した後、シクロヘキサノンを添加して不揮発分30%のアクリル樹脂溶液を調製した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
“Parts” and “%” indicate “parts by weight” and “% by weight” unless otherwise specified.
(acrylic resin)
800 parts of cyclohexanone was put into a reaction vessel and heated to 100 ° C. while injecting nitrogen gas. At the same temperature, a mixture of the following monomer and thermal polymerization initiator was added dropwise over 1 hour to carry out a polymerization reaction.
60.0 parts of styrene, 60.0 parts of methacrylic acid, 65.0 parts of methyl methacrylate, 65.0 parts of butyl methacrylate, 10.0 parts of azobisisobutyronitrile, and further reacted at 100 ° C. for 3 hours Then, 2.0 parts of azobisisobutyronitrile dissolved in 50 parts of cyclohexanone was added. Furthermore, reaction was continued at 100 degreeC for 1 hour, and the acrylic resin solution was obtained. The weight average molecular weight of the acrylic resin was about 40,000.
After cooling to room temperature, cyclohexanone was added to prepare an acrylic resin solution having a nonvolatile content of 30%.

(色素誘導体)
以下に示す色素誘導体を用いた。

Figure 2007154097
(Dye derivative)
The following pigment derivatives were used.
Figure 2007154097

[実施例1]
乾式粉砕機にて、粒子径23nm、DBP吸油量64ml/100gのカーボンブラック75部の乾式粉砕を10分間行い、カーボンブラック処理物を得た。
この処理物24部と、アクリル樹脂溶液17部、色素誘導体1部、シクロヘキサノン78部を混合し、混合物の全量を、粒径0.8mmのジルコニアビーズ120部が投入されたペイントコンディショナーに投入し、5時間分散を行い、カーボンブラック分散液を得た。
[Example 1]
In a dry pulverizer, 75 parts of carbon black having a particle size of 23 nm and a DBP oil absorption of 64 ml / 100 g was dry pulverized for 10 minutes to obtain a carbon black treated product.
24 parts of this treated product, 17 parts of an acrylic resin solution, 1 part of a pigment derivative, and 78 parts of cyclohexanone are mixed, and the whole amount of the mixture is put into a paint conditioner in which 120 parts of zirconia beads having a particle diameter of 0.8 mm are put, Dispersion was carried out for 5 hours to obtain a carbon black dispersion.

[実施例2]
粒子径23nm、DBP吸油量64ml/100gのカーボンブラック60部と、粒子径15nm、DBP吸油量52ml/100gのカーボンブラック15部を混合した。
乾式粉砕機にてこの混合物の乾式粉砕を10分間行い、カーボンブラック処理物を得た。実施例1と同様にこの処理物の分散を行い、カーボンブラック分散液を得た。
[Example 2]
60 parts of carbon black having a particle diameter of 23 nm and DBP oil absorption of 64 ml / 100 g were mixed with 15 parts of carbon black having a particle diameter of 15 nm and DBP oil absorption of 52 ml / 100 g.
The mixture was dry pulverized for 10 minutes with a dry pulverizer to obtain a carbon black treated product. This treated product was dispersed in the same manner as in Example 1 to obtain a carbon black dispersion.

[実施例3]
粒子径34nm、DBP吸油量48ml/100gのカーボンブラック60部と、粒子径14nm、DBP吸油量50ml/100gのカーボンブラック15部を混合した。
乾式粉砕機にてこの混合物の乾式粉砕を10分間行い、カーボンブラック処理物を得た。実施例1と同様にこの処理物の分散を行い、カーボンブラック分散液を得た。
[Example 3]
60 parts of carbon black having a particle diameter of 34 nm and DBP oil absorption of 48 ml / 100 g were mixed with 15 parts of carbon black having a particle diameter of 14 nm and DBP oil absorption of 50 ml / 100 g.
The mixture was dry pulverized for 10 minutes with a dry pulverizer to obtain a carbon black treated product. This treated product was dispersed in the same manner as in Example 1 to obtain a carbon black dispersion.

[実施例4]
粒子径34nm、DBP吸油量48ml/100gのカーボンブラック60部と、粒子径14nm、DBP吸油量50ml/100gのカーボンブラック15部を混合した。
乾式粉砕機にてこの混合物の乾式粉砕を10分間行い、カーボンブラック処理物を得た。この処理を5回繰り返し、375部のカーボンブラック処理物を得た。この処理物320部と、アクリル樹脂溶液224部、色素誘導体13部、シクロヘキサノン443部を混合し、混合物の全量を、粒径0.5mmのジルコニアビーズ720部が投入されたDISPERMAT SL−0251C1−EX(英弘精機社製)にて105分間循環分散を行い、カーボンブラック分散液を得た。この分散に要した積算動力は1200Whであった。
[Example 4]
60 parts of carbon black having a particle diameter of 34 nm and DBP oil absorption of 48 ml / 100 g were mixed with 15 parts of carbon black having a particle diameter of 14 nm and DBP oil absorption of 50 ml / 100 g.
The mixture was dry pulverized for 10 minutes with a dry pulverizer to obtain a carbon black treated product. This treatment was repeated 5 times to obtain 375 parts of a carbon black treated product. 320 parts of this treated product, 224 parts of an acrylic resin solution, 13 parts of a pigment derivative, and 443 parts of cyclohexanone are mixed, and the total amount of the mixture is DISPERMAT SL-0251C1-EX charged with 720 parts of zirconia beads having a particle diameter of 0.5 mm. Circulating dispersion was performed for 105 minutes (manufactured by Eiko Seiki Co., Ltd.) to obtain a carbon black dispersion. The integrated power required for this dispersion was 1200 Wh.

[実施例5]
粒子径34nm、DBP吸油量48ml/100gのカーボンブラック60部と、粒子径14nm、DBP吸油量50ml/100gのカーボンブラック15部および色素誘導体3部を混合した。乾式粉砕機にてこの混合物の乾式粉砕を10分間行い、カーボンブラック処理物を得た。この処理を5回繰り返し、390部のカーボンブラック処理物を得た。
この処理物333部と、アクリル樹脂溶液224部、シクロヘキサノン443部を混合し、混合物の全量を、粒径0.5mmのジルコニアビーズ720部が投入されたDISPERMAT SL−0251C1−EX(英弘精機社製)にて150分間循環分散を行い、カーボンブラック分散液を得た。この分散に要した積算動力は1200Whであった。
[Example 5]
60 parts of carbon black having a particle diameter of 34 nm and DBP oil absorption of 48 ml / 100 g, 15 parts of carbon black having a particle diameter of 14 nm and DBP oil absorption of 50 ml / 100 g, and 3 parts of a pigment derivative were mixed. The mixture was dry pulverized for 10 minutes with a dry pulverizer to obtain a carbon black treated product. This treatment was repeated 5 times to obtain 390 parts of a carbon black treated product.
333 parts of this treated product, 224 parts of an acrylic resin solution, and 443 parts of cyclohexanone were mixed, and the total amount of the mixture was DISPERMAT SL-0251C1-EX (produced by Eiko Seiki Co., Ltd.) charged with 720 parts of zirconia beads having a particle size of 0.5 mm. ) For 150 minutes to obtain a carbon black dispersion. The integrated power required for this dispersion was 1200 Wh.

[比較例1]
粒子径23nm、DBP吸油量64ml/100gのカーボンブラック24部、アクリル樹脂溶液17部、色素誘導体1部、シクロヘキサノン78部を混合した。
この混合物の全量を、粒径0.8mmのジルコニアビーズ120部が投入された湿式アトライタに投入し、5時間分散を行い、カーボンブラック分散液を得た。
[Comparative Example 1]
24 parts of carbon black having a particle size of 23 nm and a DBP oil absorption of 64 ml / 100 g, 17 parts of an acrylic resin solution, 1 part of a pigment derivative and 78 parts of cyclohexanone were mixed.
The total amount of this mixture was charged into a wet attritor into which 120 parts of zirconia beads having a particle diameter of 0.8 mm were charged, and dispersed for 5 hours to obtain a carbon black dispersion.

[比較例2]
粒子径34nm、DBP吸油量48ml/100gのカーボンブラック60部と、粒子径14nm、DBP吸油量50ml/100gのカーボンブラック15部を混合した。
この混合物24部、アクリル樹脂溶液17部、色素誘導体1部、シクロヘキサノン78部を混合した。
この混合物の全量を、粒径0.8mmのジルコニアビーズ120部が投入されたペイントコンディショナーに投入し、5時間分散を行い、カーボンブラック分散液を得た。
[Comparative Example 2]
60 parts of carbon black having a particle diameter of 34 nm and DBP oil absorption of 48 ml / 100 g were mixed with 15 parts of carbon black having a particle diameter of 14 nm and DBP oil absorption of 50 ml / 100 g.
24 parts of this mixture, 17 parts of an acrylic resin solution, 1 part of a pigment derivative, and 78 parts of cyclohexanone were mixed.
The total amount of this mixture was charged into a paint conditioner charged with 120 parts of zirconia beads having a particle size of 0.8 mm and dispersed for 5 hours to obtain a carbon black dispersion.

[比較例3]
粒子径34nm、DBP吸油量48ml/100gのカーボンブラック256部と、粒子径14nm、DBP吸油量50ml/100gのカーボンブラック64部、アクリル樹脂溶液224部、色素誘導体13部、シクロヘキサノン443部を混合し、混合物の全量を、粒径0.5mmのジルコニアビーズ720部が投入されたDISPERMAT SL−0251C1−EX(英弘精機社製)にて135分間循環分散を行い、カーボンブラック分散液を得た。この分散に要した積算動力は1200Whであった。
[Comparative Example 3]
Mix 256 parts of carbon black with a particle diameter of 34 nm and DBP oil absorption of 48 ml / 100 g, 64 parts of carbon black with a particle diameter of 14 nm and DBP oil absorption of 50 ml / 100 g, 224 parts of an acrylic resin solution, 13 parts of a pigment derivative, and 443 parts of cyclohexanone. The total amount of the mixture was circulated and dispersed for 135 minutes using DISPERMAT SL-0251C1-EX (manufactured by Eihiro Seiki Co., Ltd.) into which 720 parts of zirconia beads having a particle diameter of 0.5 mm were charged, to obtain a carbon black dispersion. The integrated power required for this dispersion was 1200 Wh.

(粘度測定)
実施例1、2及び比較例1におけるカーボンブラック分散液は、EM型粘度計(TOKIMEC社製)を用い、25℃、50rpmにて粘度測定した。
実施例3及び比較例2におけるカーボンブラック分散液は、TVE−20L形粘度計(東機産業社製)を用い25℃、20rpmにて粘度測定した。
実施例4、5及び比較例3におけるカーボンブラック分散液は粘弾性測定器(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製)を用い25℃にて粘度測定した。
(Viscosity measurement)
The carbon black dispersions in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were measured for viscosity at 25 ° C. and 50 rpm using an EM viscometer (manufactured by TOKIMEC).
The carbon black dispersions in Example 3 and Comparative Example 2 were measured for viscosity at 25 ° C. and 20 rpm using a TVE-20L viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).
The carbon black dispersions in Examples 4 and 5 and Comparative Example 3 were measured for viscosity at 25 ° C. using a viscoelasticity measuring device (manufactured by TA Instruments Japan).

(OD値測定)
固形分濃度が20%になるようにシクロヘキサノンで希釈されたカーボンブラック分散液を、スピンコーターにてガラス基板に塗布し、140℃、2分間加熱した。
塗布基板のOD値をマクベス濃度計(GRETAG D200−II)により測定し、膜厚1.0μmにおける光学濃度(OD値)を求めた。
(OD value measurement)
A carbon black dispersion diluted with cyclohexanone so as to have a solid content concentration of 20% was applied to a glass substrate with a spin coater and heated at 140 ° C. for 2 minutes.
The OD value of the coated substrate was measured with a Macbeth densitometer (GRETAG D200-II) to determine the optical density (OD value) at a film thickness of 1.0 μm.

Figure 2007154097
Figure 2007154097

Claims (7)

乾式粉砕されたカーボンブラックを含有するカーボンブラック分散液。   A carbon black dispersion containing dry pulverized carbon black. カーボンブラックが、平均一次粒子径が異なる2種以上からなり、大粒径カーボンブラックが20〜40nm、小粒径カーボンブラックが8〜20nm未満である請求項1に記載のカーボンブラック分散液。   The carbon black dispersion liquid according to claim 1, wherein the carbon black is composed of two or more kinds having different average primary particle diameters, the carbon black having a large particle diameter is 20 to 40 nm, and the carbon black having a small particle diameter is less than 8 to 20 nm. 大粒径カーボンブラックと小粒径カーボンブラックの平均一次粒子径の差が5nm以上である請求項1または2に記載のカーボンブラック分散液。   The carbon black dispersion according to claim 1 or 2, wherein a difference in average primary particle size between the large particle size carbon black and the small particle size carbon black is 5 nm or more. 大粒径カーボンブラックに対する小粒径カーボンブラックの配合比が1/3〜1/20である請求項1〜3いずれか記載のカーボンブラック分散液。   The carbon black dispersion according to any one of claims 1 to 3, wherein the mixing ratio of the small particle size carbon black to the large particle size carbon black is 1/3 to 1/20. 平均一次粒子径が異なる2種以上のカーボンブラックを混合した後、乾式粉砕するカーボンブラック分散液の製造方法。   A method for producing a carbon black dispersion in which two or more carbon blacks having different average primary particle sizes are mixed and then dry pulverized. 平均一次粒子径が異なる2種以上のカーボンブラックと色素誘導体とを混合した後、乾式粉砕するカーボンブラック分散液の製造方法。   A method for producing a carbon black dispersion in which two or more carbon blacks having different average primary particle sizes and a pigment derivative are mixed and then dry-pulverized. 乾式粉砕したカーボンブラックを用いるカーボンブラック分散液の低粘度化方法。   A method for reducing the viscosity of a carbon black dispersion using dry-pulverized carbon black.
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